(57)【要約】【課題】  ＣＮＴに代表される微細な針状物質がバンドル化せず、均一に分散させた電子源用ペーストを提供する。また、均一な電子放出を生じさせることができる陰極を印刷形成することができる電子源用ペーストを提供し、結果として高画質な平板型画像表示素子を提供する。【解決手段】  電子源用ペーストに線径約１００ｎｍ以下のＣＮＴ２に加えてこのＣＮＴの線径の約１０倍以下の粒径を有する金ナノ粒子１を含有させた。また、電界放射型の陰極を備えた電界放射型表示素子において、ＣＮＴ２及び金ナノ粒子１を含有した電子源用ペーストを用いて印刷形成した陰極１０３を備えた構造とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略１００ｎｍ以下の線径を有する針状物質と、前記針状物質の線径の略１０倍以下の粒径を有する金属微粒子とを少なくとも含むことを特徴とする電子源用ペースト。
【請求項２】
略１００ｎｍ以下の線径を有する針状物質と、前記針状物質の線径の略１０倍以下の粒径を有する金属酸化物微粒子とを少なくとも含むことを特徴とする電子源用ペースト。
【請求項３】
略１００ｎｍ以下の線径を有する針状物質と、前記針状物質の線径の略１０倍以下の粒径を有する金属酸化物微粒子と、前記金属酸化物微粒子よりも粒径の小さい金属微粒子とを少なくとも含むことを特徴とする電子源用ペースト。
【請求項４】
前記針状物質がカーボンナノチューブまたはカーボンファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子源用ペースト。
【請求項５】
前記金属微粒子の形状が球形であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子源用ペースト。
【請求項６】
体積において前記金属微粒子の量が前記針状物質の量の略３倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子源用ペースト。
【請求項７】
第１の基板の主面上に電子を放出する陰極と、前記陰極とは電気的に絶縁され、前記陰極から放出される電子放出量を制御する制御電極とから構成されてマトリクス状に配列された複数の電子線源と、前記電子線源のそれぞれを構成する前記陰極及び前記制御電極をそれぞれ複数の組に分けて各組毎に電気的に接続する複数の陰極ラインおよび複数の制御電極ラインとを有し、前記陰極ライン及び前記制御電極ラインのうちの一部をそれぞれ選択することにより指定された前記電子線源から電子を放出させる第１のパネルと、
第２の基板の主面上に前記電子線源の配列に対応して当該電子線源から放出された電子を受けて発光する蛍光体を有する第２のパネルと、
を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板との主面同士が対向するように直接または封止枠を介在させて間接的に封着して内部空間を形成し、前記内部空間が減圧状態となっている平板型画像表示装置において、
前記陰極に線径が略１００ｎｍ以下の針状物質および前記針状物質の線径の略１０倍以下の粒径を有する金属微粒子を少なくとも含む電子源用ペーストを塗布または印刷し、加熱硬化して形成した電子源を具備することを特徴とする平板型画像表示装置。
【請求項８】
第１の基板の主面上に電子を放出する陰極と、前記陰極とは電気的に絶縁され、前記陰極から放出される電子放出量を制御する制御電極とから構成されてマトリクス状に配列された複数の電子線源と、前記電子線源のそれぞれを構成する前記陰極及び前記制御電極をそれぞれ複数の組に分けて各組毎に電気的に接続する複数の陰極ラインおよび複数の制御電極ラインとを有し、前記陰極ライン及び前記制御電極ラインのうちの一部をそれぞれ選択することにより指定された前記電子線源から電子を放出させる第１のパネルと、
第２の基板の主面上に前記電子線源の配列に対応して当該電子線源から放出された電子を受けて発光する蛍光体を有する第２のパネルと、
を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板の主面同士が対向するように直接または封止枠を介在させて間接的に封着して内部空間を形成し、前記内部空間が減圧状態となっている平板型画像表示装置において、
前記陰極に線径が略１００ｎｍ以下の針状物質及び前記針状物質の線径の略１０倍以下の粒径を有する金属酸化物微粒子を少なくとも含む電子源用ペーストを塗布または印刷し、加熱硬化して形成した電子源を具備することを特徴とする平板型画像表示装置。
【請求項９】
第１の基板の主面上に電子を放出する陰極と、前記陰極とは電気的に絶縁され、前記陰極から放出される電子放出量を制御する制御電極とから構成されてマトリクス状に配列された複数の電子線源と、前記電子線源のそれぞれを構成する前記陰極及び前記制御電極をそれぞれ複数の組に分けて各組毎に電気的に接続する複数の陰極ラインおよび複数の制御電極ラインとを有し、前記陰極ライン及び前記制御電極ラインのうちの一部をそれぞれ選択することにより指定された前記電子線源から電子を放出させる第１のパネルと、
第２の基板の主面上に前記電子線源の配列に対応して当該電子線源から放出された電子を受けて発光する蛍光体を有する第２のパネルと、
を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板の主面同士が対向するように直接または封止枠を介在させて間接的に封着して内部空間を形成し、前記内部空間が減圧状態となっている平板型画像表示装置において、
前記陰極に線径が略１００ｎｍ以下の針状物質，前記針状物質の線径の略１０倍以下の粒径を有する金属酸化物微粒子及び前記金属酸化物微粒子よりも粒径が小さい金属微粒子を少なくとも含む電子源用ペーストを塗布または印刷し、加熱硬化して形成した電子源を具備することを特徴とする平板型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界の印加により電子を放出する電子源を形成する電子源用ペースト及びこの電子源用ペーストを用いて形成した電子源を陰極配線に形成した平板型画像表示装置に係り、特に線径に比較して著しく長く、高いアスペクト比を有する形状を有する針状物質としてカーボンナノチューブ，カーボンファイバをはじめとする炭素系ナノ物質を含有する電子源用ペースト及びこの電子源用ペーストを陰極配線に塗布または印刷し、加熱硬化して形成した電子源から放出される電界放出電子を用いる平板型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界放出型のパネル表示装置（ＦＥＤ）の一形式として、電界の印加で電子を放出する電子源としてカーボンナノチューブやカーボンナノファイバ等の無機質炭素材料を用い、これを電子源とした自発光パネル型表示装置が数多く報告されている。例えば、公称４．５インチの自発光パネル型表示装置を作製した例がSID99Digestのpp.1134-1137に記載されている。この種の電子源は、例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と銀（Ａｇ）粒子とを混錬した電子源用ペースト（銀ペーストにカーボンナノチューブを混錬したもの）を陰極配線等の導電膜に塗布または印刷し、これを大気中にて加熱（焼成）して固定化している。
【０００３】
近年、カーボンナノチューブ等の約１００ｎｍ以下の線径の針状物質を低電界で電子放出可能な電子源として用いた電界放出型の平面型画像表示装置が開発されている。この種の陰極は、含有されている針状物質の高いアスペクト比を持つ形状により高い電界集中が生じていると考えられ、実際に従来の金属材料を主材として用いた電界放射型の陰極と比較して極めて低い電界で十分な電子放出性能が得られる。さらには、針状物質を含むペーストを作製し、これを用いた印刷法により陰極を形成する方法が大型の平板型表示素子製造において有利であると言われている。このような目的のため、針状物質としてカーボンナノチューブを用い、予め作成したカーボンナノチューブ含有ペーストを用いて印刷形成した陰極を備えた平板型画像表示装置を形成した一例が「特許文献１」に記載されている。
【０００４】
このような陰極では、陰極表面において、含有されている針状カーボンがその高アスペクト比の効果を発揮できるように陰極面にできるだけ起立して存在していることが必要である。この目的のためにペーストを改良した従来例が「特許文献２」及び「特許文献３」に示されている。
【０００５】
「特許文献２」に提示された従来技術においては、印刷下地に凹凸パターンを形成し、これにスクリーン印刷もしくはスピンコートにより陰極膜を形成することにより、凹凸パターンとスクリーン印刷に用いるスキージによって生じる力学的作用及びスピンコートにおける遠心力と凹凸パターンによって生じる力学的作用により円筒型電子源を配向させるという技術が示されている。同じく「特許文献２」において、電子放出点となる針状物質であるナノチューブ（「特許文献２」中では円筒型電子源と表記）に対して約１０倍程度の大きさの配向制御助材をペースト内に混入し、このペーストを物理的形状を有する下地面上に印刷することにより、円筒型電子源の起立配向を促す方法が示されている。
【０００６】
また、「特許文献３」においては、ペーストであるカーボンインキ内にカーボンの長さよりも小さく、且つ加熱により消失する支持粒子を混入している。このインキを用いて電子源を形成すると、印刷により支持粒子に懸架されるようにカーボン粒子が配置され、加熟焼成により支持粒子及び溶剤が消失することによりカーボン粒子が比較的起立した状態で露出する。なお、この種の従来技術に関しては、例えば下記特許文献１，特許文献２及び特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４９７６０号公報
【特許文献２】特開２００１−１９５９７２号公報
【特許文献３】特開２０００−２０４３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
「特許文献１」においては、印刷形成において予めカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴとも呼ぶ）を混合して得られるカーボンペーストを用いてスクリーン印刷することにより、電子源である陰極を形成している。電子源に必要な特性として、低電界による電子放出や均一な電子放出を得るためには、ＣＮＴ分散の均一性や印刷後の膜におけるＣＮＴが配向していることが必要である。しかし、「特許文献１」の中ではこの点に関しての対策はなされていない。ＣＮＴをはじめとする針状物質を配向させることを目的とした従来技術が「特許文献２」及び「特許文献３」に示されている。
【０００８】
「特許文献２」に示された方法では、ＣＮＴが細くて長い場合、つまりはアスペクト比が高い場合には、ＣＮＴの剛性が十分に得られず、配向せずに屈曲してしまう可能性が高くなる。さらに配向を促すために望ましくは円筒型電子源よりも大きな配向制御助材をペースト内に含有させるという技術が同じく「特許文献２」により示されている。この場合には、混練時に均質化し難くなり、ＣＮＴのバンドル化や偏在化といった問題が生じる恐れがある。
【０００９】
「特許文献３」においては、加熱焼成後に消失するような支持部材をペースト内に含有させ、印刷後にこの支持部材がＣＮＴを支えることにより起立させるようにするものである。しかし、支持部材は焼成後には消失してしまうので、ＣＮＴに対する支持部材の含有量を少なくせざるを得ない。このため、ペースト作製時に互いに絡み合ったＣＮＴを分割及び分散させることはできず、やはりＣＮＴのバンドル化及び偏在化が生じる。
【００１０】
したがって、本発明は前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ナノチューブ，ナノファイバ等の針状物質を含み、この針状物質の分散性の高い印刷膜を得ることができる電子源用ペースト及び電界放射型の画像表示素子の陰極としてこの電子源ペーストを用いて印刷形成することにより電子放出均一性の高い陰極を得ることを可能にし、大型で高画質の平板型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために本発明においては、陰極の印刷形成に用いる約１００ｎｍ以下の線径を有する針状物質を含む電子源用ペーストに金属微粒子を含有させるものである。
【００１２】
含有させる金属微粒子の適切な粒径は、均一に分散させる必要がある針状物質の線径に依存する。針状物質の線径に対して金属微粒子の粒径が大きいと、混練時のバンドル化している針状物質を粉砕する効果が小さくなってしまう。金属微粒子の粒径は、針状物質の線径の数倍程度までの時に粉砕効果が大きく、金属微粒子の粒径が大きくなるにしたがって効果が薄れてしまうため、針状物質の分散を効果的に行なうためには少なくとも針状物質の線径の約１０倍以下であることが望ましい。
【００１３】
含有させる金属微粒子の形状としては球形であることが望ましい。これは、楕円球体や水滴型などのような長手方向を有する形状である場合には、印刷時等にペーストに外力が加わった場合に金属微粒子の長手方向が印刷膜の面内方向に配向され易く、これに伴い針状物質も面内方向に配向されてしまい、針状物質を起立させる効果が低下することによる。
【００１４】
さらには、針状物質と金属微粒子との量の比率としては、金属微粒子の量が少ないと粉砕効果及び成膜後の針状物質の支持効果が低下する。逆に金属微粒子の量が多すぎる場合には、針状物質を含有した効果が薄れてしまう。例えば、平板型画像表示装置の電子源として用いる場合には、電子放出点の密度が低下して必要な電子放出特性を得ることができなくなる。金属微粒子が針状物質のバンドル等の結合体を混練時に粉砕し、且つ成膜後に十分に支持できるようにするためには、前述のように体積において金属微粒子が針状物質の約３倍以上含有されていることが望ましい。しかし、金属微粒子量の上限については本発明による電子源用ペーストを用いて形成する印刷膜の用途に応じ、針状物質を含有する効果が得られる範囲で制限される。
【００１５】
金属微粒子の素材としては、針状物質や印刷する下地面の材質，形成したい膜の形状や目的等を考慮して適切な素材を選択すればよく、本発明の目的に対して素材が限定されるものではない。さらには金のような一部の金属を除いて金属微粒子は大気中において不安定であることが多く、特に酸化性雰囲気において焼成する必要がある場合には用いることができない。この場合には、酸化性雰囲気においても比較的安定である金属酸化物微粒子等を用いることができるが、金属酸化物微粒子を用いた場合には導電性が低下する可能性があるため、必要に応じて酸化し難い金属微粒子を添加することが望ましい。酸化し難い金属微粒子としては例えば金微粒子を用いることができる。
【００１６】
また、針状物質の好ましい例としては、カーボンナノチューブ，カーボンファイバまたはボロンと窒素元素とから構成されたナノチューブなどのナノチューブまたはそれらの混合体を用いることができる。
【００１７】
また、金属微粒子の他の好ましい例としては、例えばＣ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，及びＣｏからなる金属群またはそれらの合金から選択された少なくとも一種類の金属微粒子を用いることができる。
【００１８】
また、金属酸化物微粒子の好ましい例としては、例えばＴｉ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｚｎ，Ａｇ，及びＡｌからなる金属群から選択される少なくとも一種類の金属酸化物微粒子を用いることができる。
【００１９】
以上のように針状物質の線径と量とに対して適切な大きさを有する金属微粒子または金属酸化物微粒子を含有させることにより、針状物質のバンドル形成を抑制して乾燥，焼成後も均質な印刷膜を形成することができる電子源用ペーストを得ることができる。さらには、この電子源用ペーストを用いて形成された均質な印刷膜を電子源として用いることにより、大面積に均一な電子源を形成することができるようになるため、大型で高画質の平板型画像表示装置を得ることができる。
【００２０】
より具体的な特徴は、電子を放出する陰極と、この陰極とは電気的に絶緑され、陰極から放出される電子放出量を制御する制御電極とから構成されてマトリクス状に配列された複数の電子線源と、この電子線源のそれぞれを構成する陰極および制御電極をそれぞれ複数の組に分けて各組ごとに電気的に接続する複数の陰極ラインおよび複数の制御電極ラインとを有し、この陰極ラインおよび制御電極ラインのうちの一部をそれぞれ選択することにより指定された電子源から電子を放出させる第１のパネルと、電子線源の配列に対応してこの電子線源から放出された電子を受けて発光する蛍光体を有する第２のパネルとを備え、陰極内に線径が略１００ｎｍ以下の針状物質及びこの針状物質の線径の略１０倍以下の粒径を有する金属微粒子または金属酸化物微粒子を含む構造とした。
【００２１】
なお、本発明は、前記各構成及び後述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、ナノチューブ等の針状物質がバンドル化し難く、分散性の高い電子源用ペーストを得ることができる。また、この電子源用ペーストを用いて陰極を印刷形成することにより、均一性の高い電子放出を得ることができるようになり、高輝度で高画質の平板型画像表示装置を提供できるという極めて優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例の説明における具体的な寸法はあくまで一例である。
【実施例１】
【００２４】
本発明の一実施例を図１〜図３により説明する。図１は、本発明による電子源用ペーストを用いて成膜した印刷膜を模式的に示す断面構造図である。図２は、成膜に用いた電子源用ペーストの作製工程の概略を示した工程図である。図３は、比較のための従来例である金属微粒子を含まない電子源用ペーストを用いて成膜した印刷膜を模式的に示す断面構造図である。
【００２５】
本発明による電子源用ペーストを用いて成膜した印刷膜は、図１に示すように電子源パネルガラス基板７上に金属微粒子としての金ナノ粒子１，針状物質としてのカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと言う）２，ＣＮＴバンドル３及び有機溶媒の加熱焼成により硬化された炭素成分４を有して形成される。
【００２６】
本実施例においては、針状物質としては、アーク放電により作製した平均直径２０ｎｍ，平均長さ１μｍのＣＮＴ２を用いた。まず、図２に作製工程を示すようにステップＳ１でＣＮＴ２をボールミルにより粉砕した後、有機溶剤に分散してＣＮＴ２が約５重量％の分散液を作製した（ステップＳ２）。これに有機バインダを添加し、混練してペースト化した（ステップＳ３）。さらに粒径約２０ｎｍを中心とした粒径分布を有する金ナノ粒子１を分散させたコロイド溶液を、体積においてＣＮＴ２に対して金ナノ粒子１が約２倍となるように追加し（ステップＳ４）、さらに有機バインダを適宜追加して適切な粘度となるように調節しつつ（ステップＳ５）、混練して金ナノ粒子１及びＣＮＴ２を含むＣＮＴペーストを作製した（ステップＳ６）。
【００２７】
このようにして得られたＣＮＴペーストを＃３２５メッシュのスクリーンを用いて電子源パネルガラス基板７上に印刷した。得られた膜を大気中にて約２５０℃で約２０分間加熱焼成させて硬化させた。ここで、金ナノ粒子１が溶融してしまうと、ＣＮＴ２を支持する構造を形成することができなくなるため、焼成条件は金ナノ粒子１が完全に溶融しないことを考慮して設定した。この印刷膜を走査型電子顕微鏡にて調べたところ、図１に示したような構造を有していることがわかった。この印刷膜では、構造は主に金属微粒子である金ナノ粒子１により構成されているが、金ナノ粒子１の相互間の隙間が大きく、その部分の金ナノ粒子１の隙間にＣＮＴ２及び一部のＣＮＴ２のバンドル３と、ＣＮＴ２中の不純物及び樹脂成分の焼成残留物に起因すると思われる炭素成分４とが分散して形成される。
【００２８】
一方、金属微粒子を一切含まない電子源用ペーストを用いて印刷及び焼成した膜においては、図２に示したようにＣＮＴ２のバンドル３とＣＮＴ２とが絡み合った構造体５が概ね膜面方向に広がっているのが観察されるとともに、部分的にＣＮＴ２の偏在が認められた。
【００２９】
本実施例により、印刷時にも印刷面内に配向することなく、金ナノ粒子１が一様に分散した状態の印刷膜を得ることができる電子源用ペーストを提供できる。なお、本実施例においては、針状物質としてＣＮＴ２を用いたが、得られる印刷膜に必要な特性を付加させることのできる他の針状物質を用いたとしても、有機溶剤，粘度調整剤，混練方法および焼成条件などを適切に選択することにより、同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００３０】
電子源として用いられるＣＮＴ２は、その線径が０．７ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、その長さは０．５〜数１０μｍであり、極めて細長い構造であることから、電界がその先端に集中するため、数Ｖ／μｍの極めて低い電界で数１０ｍＡ／ｃｍ2という平板型画像表示装置を実現するために十分な放出電流密度を得ることができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、金属酸化物微粒子として二酸化チタンナノ粒子を用いた電子源用ペーストの場合の実施例について図４を用いて説明する。この電子源用ペーストを用いて作製した印刷膜の構造の模式図を図４に示す。この電子源用ペーストを作製する工程としては、図２に示した工程と同じであり、図中の微粒子として二酸化チタンナノ粒子６を用いていることのみ異なる。二酸化チタンナノ粒子６を加える前のＣＮＴペーストまでの作製方法は、前述した実施例１と同じである。このＣＮＴペーストに、体積においてＣＮＴ２の約５倍となるように二酸化チタンナノ粒子６を加えた。この二酸化チタンナノ粒子６は、概ね球形であり、その粒径は約３０ｎｍを中心とした粒径分布を持つものである。これに、さらに有機バインダを適宜追加して適切な粘度となるように調節しつつ、混練して二酸化チタンナノ粒子含有のＣＮＴペーストを作製した。
【００３２】
この二酸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストを、＃３２５メッシュのスクリーンを用いて電子線パネルガラス基板７上に印刷し、大気中にて約４００℃で約３０分間加熱焼成して硬化させた。この印刷膜を走査型電子顕微鏡にて調べたところ、図４に示したような断面構造を有していることがわかった。この印刷膜では、構造は主に二酸化チタンナノ粒子６により構成されており、この二酸化チタンナノ粒子６の隙間にＣＮＴ２と、ＣＮＴ２中の不純物及び樹脂成分の焼成残留物に起因すると思われる炭素成分４とが分散している。ＣＮＴ２は、ほとんどバンドル化していないことが確認された。しかし、二酸化チタンナノ粒子６の量をＣＮＴ２の約３倍を超える約２倍以下と少なくした場合には、ＣＮＴ２同士がバンドル化していると思われる太いもの及び絡み合っている領域が生じていた。
【００３３】
ここで、微粒子の粒径の効果を確認するために金属酸化物微粒子である二酸化チタンナノ粒子と針状物質であるＣＮＴとの組成比を保ったまま、球状の二酸化チタンナノ粒子の平均直径（Ｄｐ）とＣＮＴの平均直径（Ｄｎ）との比（Ｒｐｎ＝Ｄｐ／Ｄｎ）が異なるＣＮＴペーストを作製して印刷を行なった。得られた印刷膜を加熱焼成し、硬化させた後、その断面を電子顕微鏡により観察したところ、直径比Ｒｐｎに依存してＣＮＴの状態が異なった。直径比Ｒｐｎが概ね３以下の場合には針状の形状を保ち、ＣＮＴ本来の直径の１〜２倍のものであり、バンドルはほとんど形成されていないが、直径比Ｒｐｎが５を越えるにしたがって数１０本程度のＣＮＴがバンドル化したと思われる平均直径Ｄｎの３〜５倍程度の直径の針状物質が多く見られるようになり、直径比Ｒｐｎが概ね１０を越える状態の電子線源ペーストを用いたものにおいては、ＣＮＴ同士が互いに接着した状態となり、部分的に網状の構造が形成されてしまっていることが確認された。
【００３４】
前述した実施例１に示した金属微粒子として金ナノ粒子１を用いた場合では、溶融化を抑制する必要性から焼成温度が低温度に制限されていたが、本実施例においては微粒子の耐熱性から制限される焼成条件は大幅に緩和できる。また、本実施例おいては、少なくとも大気中において約５００℃の加熱焼成処理後において二酸化チタンナノ粒子６により構成される構造体に溶融の痕跡は無く、また、十分な量のＣＮＴ２が分散して含有されていることを確認した。
【００３５】
なお、本実施例においては、微粒子として二酸化チタン粒子を用いているが、本発明の効果に重要なのは、ナノ粒子の大きさや形状であり、この条件を満たすナノ粒子であれば、他の微粒子を用いることができることは言うまでもない。
【実施例３】
【００３６】
本発明の他の実施例について図５〜図８を用いて説明する。前述した実施例２にて説明した二醸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストを用いて形成した印刷膜に電界を印加することにより電子放出を生じさせることができる。これを電子源として用いた電極構造の斜視図(一部断面図)を図５及び図５中のＡ−Ａ´線の拡大断面図を図６に示す。また、図７は平板型画像表示装置全体の構造を示す斜視図、図８はその断面図を示す。
【００３７】
本実施例に示す平板型画像表示装置においては、井戸型の陰極−制御電極構造を備えた電子源を用いている。井戸型電子線源の陰極に前述した実施例２に示した二酸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストを用いた。本実施例では、電子線源パネルガラス基板１０１上に銀ペーストを用いて印刷により幅約２５０μｍの陰極ライン１０２を形成した。この陰極ライン１０２上の電子放出を生じさせる必要がある領域に前述した実施例２で説明した二酸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストを印刷し、加熱硬化して直径約４０μｍとなる陰極１０３を形成した。
【００３８】
次に電子線源パネルガラス基板１０１上に陰極部が露出するような絶緑層開口部１０４を有する絶縁層１０５を誘電体ペーストを用いて厚さ約５０μｍとなるように印刷形成した。さらに、絶緑層１０５上に陰極ライン１０２とは交差する方向に制御電極ライン１０６を幅約１０００μｍとなるように形成した。この際、絶縁層１０５の開口部１０４に対応する領域に電極開口部１０７を有し、この電極開口部１０７を含む画素領域１０８で陰極ライン１０２と交差するような構造として電子線源パネル１００を作製した。
【００３９】
一方、蛍光面パネル２００としては、蛍光面パネルガラス基板２０１上に蛍光膜２０２及び陽極２０３としてアルミニウム層を形成したものを用いた。この蛍光面パネル２００と電子源パネル１００とを所定の間隔を保つために幅約８０μｍ，高さ約２．５ｍｍのリブ状スペーサ３０１を介在させて固定した。この際、両パネルの周辺部には枠ガラス３０２を設置し、両パネルに挟まれた内部空間が外部と隔絶された構造となるように図示しないフリットガラスを用いて固定して図７に示す構造の平板型画像表示装置を作製した。
【００４０】
フリットガラス固着の際には、約４００℃での加熱を行なった。その後、装置内部を約１μＰａまで排気管３０３を通して排気した後に封じ切った。動作の際には、蛍光面パネル２００上の陽極２０２には約１０ｋＶの電圧を印加し、輝点を生じさせたいセルの電子線源の陰極１０３の表面には約４Ｖ／μｍの電界が印加されるようにした。したがって、電子放出する際の高さ約５０μｍの制御電極ライン１０６の制御電極電圧は約２００Ｖ，陰極１０３の電圧は０Ｖとした。陰極１０３の電極表面の電界−電流特性から、約２Ｖ／μｍの電界では電子放出が認められなかったことから、非選択時の制御電極電圧と陰極電圧とは約１００Ｖとした。
【００４１】
以上のようにして作製した二酸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストを用いた平板型画像表示装置を、二酸化チタンナノ粒子を含まないＣＮＴペーストを用いた同構造の平板型画像表示装置と比較したところ、各画素領域内での発光点密度が高く、発光均一性が改善されていること及び同じ電極電圧で駆動しても高い輝度が得られることが確認された。
【実施例４】
【００４２】
また、前述した実施例３に用いた二酸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストＴｉＯ2：ＣＮＴ：Ａｕの体積比が５：１：１となるように金ナノ粒子を加えた電子源用ペーストを作製した。この電子源用ペーストにより作製した陰極に電界を印加したところ、金ナノ粒子を添加していない電子源用ペーストを用いた陰極と比較して約３．３Ｖ／μｍという低電界で同等の電子放出が生じることが確認された。この電子源用ペーストを用いて前述した実施例３と同じ構造の平板型画像表示装置を作製した。陰極の特性を考慮してリブ状スペーサの高さを約３ｍｍとしたが、陰極形成に用いた電子源用ペースト及びスペーサ以外の素子構造等は図５〜図８に示したものと同じである。動作の際には、蛍光面パネル２００上の陽極２０２には約１０ｋＶの電圧を加えて輝点を生じさせたいセルの電子線源の陰極１０３の電極表面には約３．３Ｖ／μｍの電界が印加されるようにした。
【００４３】
したがって、電子放出する際の高さ約５０μｍの制御電極ライン１０６の制御電極電圧は約１６６Ｖ，陰極１０３の電圧は０Ｖとした。陰極表面の電界−電流特性から約１．７Ｖ／μｍの電界では電子放出が認められなかったことから、非選択時の制御電極電圧と陰極電圧とは約８２．５Ｖとした。以上のような平板型画像表示装置において、駆動電圧が約８３Ｖと前述した実施例３で必要な約１００Ｖと比較して低電圧であるにもかかわらず、同程度の表示画質を得ることができた。
【００４４】
なお、前述した各実施例においては、二酸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストまたは二酸化チタンナノ粒子含有ＣＮＴペーストＴｉＯ2：ＣＮＴ：Ａｕの体積比が５：１：１となるように金ナノ粒子を加えた電子源用ペーストを用いて形成した印刷膜を用いて平板型画像表示装置を作製した場合について説明したが、本発明にこれらに限定されるものではなく、実施例１で説明した金ナノ粒子含有ＣＮＴペーストの印刷膜を用いて平板型画像表示装置を作製した場合においても前述した各実施例を全く同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４５】
また、前述した各実施例においては、針状物質としてＣＮＴを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＣＮＴに代えてカーボンファイバを用いても良く、また、ＣＮＴとカーボンファイバとの混合体を用いても前述と全く同様の効果が得られる。
【００４６】
また、ＣＮＴのうち、単層のものをシングルウォールＣＮＴと呼び、シングルウォールが同心円状に入れ子構造になった多層のものをマルチウォールＣＮＴと呼ぶが、本実施例では、シングルウォールＣＮＴ，マルチウォールＣＮＴの何れも用いることができる。また、この混合物を用いることも可能である。
【００４７】
また、ナノチューブが炭素原子から構成されるＣＮＴ以外にボロンと窒素元素とから構成されたナノチューブも知られているが、このナノチューブも用いることができる。さらに、炭素，ボロン及び窒素の３元素によりナノチューブを構成することが可能であるが、本実施例ではあらゆる元素から構成されたナノチューブを用いることが可能である。また、ナノチューブに代えてカーボンファイバを用いても良く、さらには、これらのナノチューブの混合体を用いても前述と同様の効果が得られる。
【００４８】
また、金属微粒子としては耐酸化性を考慮して金ナノ粒子を用いたが、非酸化性雰囲気を用いる等の配慮をすることにより他の金属微粒子を用いることもできる。この金属微粒子の材質としては、表面に酸化物を作り難いものまたは酸化物を作ったとしても、その酸化物が導電性を有するものが望ましく、例えばＣ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｏ等の金属微粒子またはそれらの合金微粒子を用いることができる。また、グラファイトや球形グラファイトを用いることも可能である。
【００４９】
また、金属酸化物微粒子として二酸化チタンナノ粒子を用いたが、その金属酸化物が導電性を有するものが望ましく、例えばＳｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｚｎ，Ａｇ，及びＡｌからなる金属群から選択される少なくとも一種類の金属酸化物微粒子を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】金ナノ粒子及びＣＮＴを含む電子源ペーストを用いて成膜した電子源の断面構造模式図である。
【図２】金属ナノ粒子およびＣＮＴを含む電子源用ペーストの作製工程の概略工程図である。
【図３】金属ナノ粒子を含まない電子源ペーストを用いて成膜した電子源の断面構造模式図である。
【図４】二酸化チタンナノ粒子及びＣＮＴを含む電子源用ペーストを用いて成膜した印刷膜の構造を示す拡大断面図である。
【図５】平板型画像表示素子の構造を示す斜視図である。
【図６】平板型画像表示素子の陰極−制御電極付近の構造を示す断面図である。
【図７】平板型画像表示素子全体構造を示す斜視図である。
【図８】平板型画像表示素子全体構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・金ナノ微粒子、２・・・カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、３・・・カーボンナノチューブバンドル、４・・・炭素成分、５・・・カーボンナノチューブ構造体、６・・・二酸化チタンナノ粒子、７・・・電子源パネルガラス基板、１００・・・電子源パネル、１０１・・・電子源パネルガラス基板、１０２・・・陰極ライン、１０３・・・陰極、１０４・・・絶緑層開口部、１０５・・・絶縁層、１０６・・・制御電極ライン、１０７・・・電極開口部、２００・・・蛍光面パネルガラス基板、２０１・・・蛍光体膜、２０２・・・陽極、３０１・・・スペーサ、３０２・・・枠ガラス、３０３・・・排気管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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